論文の概要: Embedding cyclic causal structures in acyclic space-times: no-go results
for indefinite causality
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.11245v2
- Date: Tue, 3 Oct 2023 17:45:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 11:22:12.203348
- Title: Embedding cyclic causal structures in acyclic space-times: no-go results
for indefinite causality
- Title（参考訳）: 非巡回時空における循環因果構造の埋め込み:不定因果関係のノーゴー結果
- Authors: V. Vilasini and Renato Renner
- Abstract要約: 因果関係は時空や情報理論構造に基づいて定義することができるが、これは因果関係の全く異なる概念に対応する。
我々は,2つの因果関係の概念を混同し,それらの関係を定式化する枠組みを開発する。
我々の研究は、不確定因果関係の運用的意味に関する具体的な洞察を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1030878979833467
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Causality can be defined in terms of space-time or based on
information-theoretic structures, which correspond to very different notions of
causation. Yet, in physical experiments, these notions play together in a
compatible manner. The process matrix framework is useful for modelling
indefinite causal structures (ICS) in an information-theoretic sense, but there
remain important open questions regarding the physicality of such processes. In
particular, there are several experiments that claim to implement ICS processes
in Minkowski space-time, which presents an apparent theoretical paradox: how
can an indefinite information-theoretic causal structure be compatible with a
definite space-time structure? To address this, we develop a general framework
that disentangles the two causality notions and formalises their relations. The
framework describes a composition of quantum operations through feedback loops,
and the embedding of the resulting (possibly cyclic) information-theoretic
causal structure in an acyclic space-time structure. Relativistic causality is
formalised as an operational compatibility condition between the two
structures. Reformulating the process matrix framework here, we establish no-go
results which imply that it is impossible to physically realise ICS in a fixed
space-time with space-time localised quantum systems. Further, we prove that
physical realisations of any ICS process, even those involving space-time
non-localised systems, will ultimately admit an explanation in terms of a
definite causal order process, at a more fine-grained level. These results
fully resolve the apparent paradox while also highlighting why such experiments
are intriguing, even if they admit a definite and acyclic fine-grained causal
structure. Our work offers concrete insights on the operational meaning of
indefinite causality, both within and beyond the context of a fixed space-time.
- Abstract（参考訳）: 因果関係は時空や情報理論構造に基づいて定義することができるが、これは因果関係の全く異なる概念に対応する。
しかし、物理実験では、これらの概念は相容れない方法で一緒に機能する。
プロセス行列フレームワークは、情報理論的な意味で不定因果構造(ics)をモデル化するのに有用であるが、そのようなプロセスの物理的性質に関する重要な疑問が残っている。
特に、ミンコフスキー時空に ics プロセスを実装すると主張するいくつかの実験があるが、これは明らかな理論的パラドックスを示している。
そこで我々は,2つの因果関係の概念を混同し,それらの関係を定式化する一般的な枠組みを開発する。
このフレームワークは、フィードバックループによる量子演算の合成と、結果として得られる(おそらく巡回的な)情報理論の因果構造を非循環時空構造に埋め込む。
相対論的因果関係は、2つの構造間の操作的互換性条件として定式化される。
ここではプロセス行列の枠組みを再構築し、時空局所化量子システムを用いた固定時空でのICSの物理的実現は不可能であることを示す。
さらに、時空非局所化システムを含む任意のICSプロセスの物理的実現は、究極的には、よりきめ細かいレベルで、明確な因果順序プロセスの観点で説明されるであろうことを証明している。
これらの結果は明らかなパラドックスを完全に解決すると同時に、そのような実験がなぜ興味をそそられるのかを強調する。
我々の研究は、固定された時空の文脈内外において、無期限因果関係の操作的意味に関する具体的な洞察を提供する。
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